摘要:超導(dǎo)電力技術(shù)涉及物理學(xué)、電氣工程、材料科學(xué)等大量的新學(xué)科，目前，超導(dǎo)電力技術(shù)開(kāi)始日益成熟，在各類(lèi)電力裝備中得到了推廣與應(yīng)用。利用這一技術(shù)，可以有效解決傳統(tǒng)技術(shù)模式的不足，對(duì)于提高電器設(shè)備的工作效率有著積極的意義。針對(duì)超導(dǎo)電力技術(shù)的研發(fā)問(wèn)題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞:超導(dǎo)電力技術(shù) 研發(fā)問(wèn)題 分析

0引言

超導(dǎo)現(xiàn)象是荷蘭物理學(xué)家海克-卡末林-昂內(nèi)斯在1911年發(fā)現(xiàn)的，即將汞冷卻到-268.98℃，其電阻會(huì)立刻消失。在此后的研究中他發(fā)現(xiàn)有很多的金屬和合金與汞有一樣的特性，即在低溫時(shí)就會(huì)失去電阻。在100多年的發(fā)展以來(lái)，超導(dǎo)電力技術(shù)已經(jīng)有了進(jìn)一步的發(fā)展，在電力行業(yè)得到了廣泛研究與應(yīng)用。

1超導(dǎo)電力技術(shù)的現(xiàn)狀

1.1國(guó)外研究情況

美國(guó)、俄羅斯、日本、韓國(guó)等國(guó)家在超導(dǎo)電力技術(shù)的研究技術(shù)上名列前茅。同軸交流電纜和直流電纜，額定電壓分別為135kV和100kV，額定容量分別為1000和5000MVN，這是1985年美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制出來(lái)的;1982年超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)也是其國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制出的，在各類(lèi)電力系統(tǒng)中得到了推廣和應(yīng)用，這就表明，低頻干擾信號(hào)可以通過(guò)此系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)制，并且能夠達(dá)到消除電網(wǎng)低頻振蕩的效果;在1994年，日本成功研制出超導(dǎo)限流器，并在各個(gè)領(lǐng)域中得到推廣。

1.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

中國(guó)科學(xué)院電工研究所、清華大學(xué)、華中科大、中國(guó)電科院及北京云電英納超導(dǎo)電纜公司等是我國(guó)超導(dǎo)電力技術(shù)方面開(kāi)展研究的先驅(qū)者。第一根高溫超導(dǎo)電纜是在1998年由我國(guó)的中科院研制出的，在1999年，我國(guó)成功研制出第一臺(tái)微型超導(dǎo)樣;2002年我國(guó)成功研制出新型高溫超導(dǎo)限流器;在2003年第一臺(tái)高溫超導(dǎo)變壓器問(wèn)世，這標(biāo)志著我國(guó)超導(dǎo)電力技術(shù)的研究進(jìn)入了新的階段，截止到2015年年底，我國(guó)已經(jīng)成功研制出高溫超導(dǎo)流器、高溫超導(dǎo)電纜、高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)等。

2超導(dǎo)電力技術(shù)的研究應(yīng)用與發(fā)展方向

2.1超導(dǎo)電力技術(shù)的研究應(yīng)用

超導(dǎo)電力技術(shù)的根本原理就是利用超導(dǎo)體在特殊情況下可以達(dá)到零電阻，在這一技術(shù)的支撐下，各個(gè)超導(dǎo)設(shè)備相繼研制成功，這一技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣。以常見(jiàn)的超導(dǎo)限流器為例，超導(dǎo)限流器的功能主要有:檢測(cè)、觸發(fā)和限流，反應(yīng)和恢復(fù)速度非常快。研制應(yīng)用超導(dǎo)限流器的主要目的是保護(hù)電氣設(shè)備，提升供電的穩(wěn)定性。利用高溫超導(dǎo)電纜可以有效提升輸電密度，降低輸電損失量，更好適應(yīng)城市用電的要求。此外，風(fēng)能、太陽(yáng)能這些新型能源雖然有著顯著的優(yōu)勢(shì)，但是也存在一些不足之處，穩(wěn)定性較差，在發(fā)展這些新型能源時(shí)，需要將其與電能儲(chǔ)存系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，這樣才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定并網(wǎng)，為此，可以應(yīng)用超導(dǎo)電機(jī)。超導(dǎo)電機(jī)容量高、損耗小、體積小、重量輕，與傳統(tǒng)電機(jī)相比，有著顯著的優(yōu)勢(shì)，尤其是在當(dāng)今土地資源越來(lái)越緊迫，環(huán)境污染各方面壓力日益嚴(yán)重的背景下，其性能和優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到了人們的認(rèn)可。

2.2超導(dǎo)電力技術(shù)的發(fā)展方向

在社會(huì)的發(fā)展下，世界上的石化資源逐年減少，環(huán)境壓力愈來(lái)愈烈，人口城市化進(jìn)程不斷加快，在這一背景下，我們必須發(fā)展和研制新能源并網(wǎng)新技術(shù)，這也是社會(huì)快速發(fā)展的迫切要求。超導(dǎo)電力技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)滿足了電力行業(yè)將來(lái)發(fā)展的需要，而且取得了很大的成績(jī)。超導(dǎo)電力技術(shù)最開(kāi)始主要應(yīng)用于配電系統(tǒng)，電壓等級(jí)偏低，輸電距離較短，這幾年來(lái)，超導(dǎo)電力技術(shù)已朝著輸電領(lǐng)域發(fā)展。而超導(dǎo)裝置的發(fā)展方向則是功能集成化方向，且超導(dǎo)電力技術(shù)的技術(shù)范圍也越來(lái)越多樣，可以滿足多元化的發(fā)展要求，在這一方面，我國(guó)已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展。此外，通過(guò)對(duì)超導(dǎo)電力技術(shù)的利用，可以解決各種新能源自身的間歇性和不穩(wěn)定性等不足，服務(wù)于電力行業(yè)，為解決能源危機(jī)開(kāi)發(fā)出一條嶄新的道路。同時(shí)，超導(dǎo)直流輸電效率比超導(dǎo)交流的效率要高，困為其沒(méi)有交流時(shí)造成的損耗，并且在輸電等量下，直流比交流具有更高的性價(jià)比。中國(guó)和日本先后對(duì)超導(dǎo)直流輸電進(jìn)行了實(shí)驗(yàn);2010年由日本中部大學(xué)建成了超導(dǎo)直流輸電電纜試驗(yàn)線，長(zhǎng)200m，電流2kA，而我國(guó)科學(xué)院電工所也應(yīng)用超導(dǎo)直流輸電方式研究出傳輸距離為380m、額定電流10kA的直流輸電線纜，這些研究充分證明了超導(dǎo)直流輸電技術(shù)的高效性、可用性以及經(jīng)濟(jì)性，超導(dǎo)輸電向超導(dǎo)直流方向也被認(rèn)為是今后的發(fā)展趨勢(shì)。

3結(jié)語(yǔ)

利用超導(dǎo)體零電阻特性發(fā)展起來(lái)的超導(dǎo)電力技術(shù)，具有良好的發(fā)展前景，它是一項(xiàng)具有革命性的前沿技術(shù)，超導(dǎo)電力工業(yè)也被美國(guó)能源部稱(chēng)為21世紀(jì)唯一技術(shù)儲(chǔ)備。風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)由于受到重量和尺寸的限制，使其功能也受到影響，所以鑒于超導(dǎo)電機(jī)單機(jī)容量大、重量輕等優(yōu)勢(shì)，這一技術(shù)也將會(huì)成為未來(lái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)規(guī)模化的重要選擇。總而言之，超導(dǎo)電力技術(shù)有著獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，能夠滿足將來(lái)電網(wǎng)安全、電能質(zhì)量、可再生能源接入等方面的要求，在未來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)必然會(huì)有新的突破。

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作者:明昕玥           單位:成都石室中學(xué)